Κιβώτιο χωρίς γρανάζια: το μέλλον ξεκινά
NEA
Κιβώτιο χωρίς γρανάζια: το μέλλον ξεκινά
NEAΕρευνητές του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης ανέπτυξαν ένα καινοτόμο σύστημα μετάδοσης το οποίο μεταφέρει ροπή χωρίς συμβατικά γρανάζια ή κάποιο μηχανισμό.
Ριζική αλλαγή στον τρόπο μετάδοσης της ισχύος θα μπορούσε να φέρει ένα καινοτόμο σύστημα που αναπτύχθηκε από το τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και το οποίο αξιοποιεί την ροή υγρών για την μεταφορά δυνάμεων και ροπής από έναν άξονα σε έναν άλλο.
Σε πρόσφατη δημοσίευσή τους στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters, οι ερευνητές αναφέρουν πώς αξιοποίησαν υγρά ως «φορείς» περιστροφικής κίνησης. Το σύστημα αποτελείται από δύο κυλίνδρους που περιστρέφονται μέσα σε ένα υγρό: ο ένας κινείται ενεργά από ηλεκτροκινητήρα, ενώ ο δεύτερος ακολουθεί παθητικά, αντιδρώντας στους στροβιλισμούς που δημιουργούνται στο υγρό.
Ουσιαστικά η τριβή που δημιουργείται από την ροή του υγρού αναλαμβάνει τον ρόλο των γραναζιών, μεταφέροντας τη ροπή χωρίς άμεση επαφή των δύο κυλίνδρων. «Δημιουργήσαμε νέους τύπους γραναζιών που εμπλέκονται μεταξύ τους αναδεύοντας υγρό αντί έρχονται σε επαφή με δόντια. Μέσω της έρευνας ανακαλύψαμε νέους τρόπους ελέγχου της ταχύτητας αλλά και της ίδιας της κατεύθυνσης περιστροφής», εξηγεί ο Jun Zhang, ένας από τους επικεφαλής της μελέτης.
Για να επιτύχουν απόλυτο έλεγχο της συμπεριφοράς του συστήματος, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μίγμα νερού και γλυκερίνης, ρυθμίζοντας με ακρίβεια το ιξώδες και την πυκνότητα του υγρού. Τα πειράματα αποκάλυψαν δύο διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας, ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής και την απόσταση μεταξύ των κυλίνδρων.
Όταν οι κύλινδροι βρίσκονται κοντά, η ροή του υγρού λειτουργεί σαν «εικονικό γρανάζωμα», αναγκάζοντας τον παθητικό κύλινδρο να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση, ένα άμεσο ανάλογο ενός κλασικού ζεύγους γραναζιών. Αντίθετα, όταν η απόσταση αυξάνεται και ο ενεργός κύλινδρος περιστρέφεται ταχύτερα, η ροή περιβάλλει τον παθητικό κύλινδρο με τρόπο που θυμίζει μετάδοση με ιμάντα, οδηγώντας και τους δύο στην ίδια κατεύθυνση.
Αυτή η ευελιξία επιτρέπει όχι μόνο τη μετάδοση ροπής, αλλά και την αλλαγή κατεύθυνσης περιστροφής χωρίς καμία μηχανική επαφή. Τα πλεονεκτήματα είναι προφανή: απουσία φθοράς από σπασμένα δόντια, μηδενικός κίνδυνος μπλοκαρίσματος από ξένα σώματα και πολύ μεγαλύτερη ανεκτικότητα σε κατασκευαστικές ανοχές.
Όπως επισημαίνει ο Leif Ristroph, μέλος της ερευνητικής ομάδας: «Τα συμβατικά γρανάζια πρέπει να σχεδιάζονται με απόλυτη ακρίβεια, καθώς οποιοδήποτε ελάττωμα, λάθος απόσταση ή ακόμη κι ένας κόκκος άμμου μπορεί να τα ακινητοποιήσει. Τα υδραυλικά γρανάζια απαλλάσσονται από όλα αυτά τα προβλήματα, προσφέροντας δυνατότητες ελέγχου ταχύτητας και κατεύθυνσης που είναι αδύνατες με τα μηχανικά συστήματα».
Προς το παρόν, η εφαρμογή της τεχνολογίας παραμένει σε πειραματικό στάδιο. Ωστόσο, η ιδέα μιας μετάδοσης χωρίς δόντια, χωρίς επαφή και χωρίς φθορά ανοίγει ένα παράθυρο σε έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο σκέψης γύρω από την έννοια της μηχανικής κίνησης και, δυνητικά, σε ένα νέο κεφάλαιο για τα συστήματα μετάδοσης του μέλλοντος.
